Onda
Una onda es una perturbación que se propaga transportando energía sin desplazar materia de forma neta.
Una onda es una perturbación que se propaga a través del espacio o de un medio transportando energía, pero sin transportar materia de forma neta. Al lanzar una piedra a un estanque, las partículas de agua solo suben y bajan mientras la perturbación avanza en círculos. El sonido, la luz, las ondas del mar y los terremotos son ejemplos de ondas, y todas se describen con las mismas magnitudes.
¿Qué es una onda?
En física, una onda es la propagación de una oscilación. Cada punto del medio oscila alrededor de su posición de equilibrio y transmite la oscilación a los puntos vecinos. Lo que viaja es el patrón de la perturbación y la energía asociada, no las partículas. El estudio de las ondas es común a la mecánica, la acústica, la óptica y el electromagnetismo.
La palabra «onda» procede del latín unda, «ola». Cuando la perturbación es periódica y se repite en el tiempo y en el espacio, se habla de onda armónica, la más sencilla de analizar.
Elementos de una onda
| Elemento | Símbolo | Descripción | Unidad SI |
|---|---|---|---|
| Amplitud | A | Máxima separación respecto al equilibrio | m (u otra magnitud) |
| Longitud de onda | λ | Distancia entre dos puntos equivalentes consecutivos | m |
| Periodo | T | Tiempo de una oscilación completa | s |
| Frecuencia | f | Oscilaciones por segundo | Hz |
| Velocidad de propagación | v | Rapidez con que avanza la perturbación | m/s |
| Frecuencia angular | ω | ω = 2πf | rad/s |
| Número de onda | k | k = 2π/λ | rad/m |
Las crestas son los puntos de máxima elevación y los valles, los de máximo descenso (en una onda longitudinal se habla de compresiones y rarefacciones).
Fórmulas básicas
El periodo y la frecuencia son inversos:
La velocidad de propagación es el producto de la longitud de onda por la frecuencia:
Una onda armónica que viaja en el sentido positivo del eje x se describe con:
La velocidad depende del medio, no de la fuente: en una cuerda tensa, v = √(T/μ), con T la tensión y μ la densidad lineal de masa. La frecuencia, en cambio, la fija la fuente y no cambia al pasar de un medio a otro.
Tipos de ondas
Según el medio de propagación
- Mecánicas: necesitan un medio material (aire, agua, sólido). Son el sonido, las ondas en una cuerda, las ondas sísmicas o las del mar.
- Electromagnéticas: se propagan también en el vacío, a la velocidad de la luz. Incluyen las ondas de radio, microondas, infrarrojos, la luz visible, ultravioleta, rayos X y rayos gamma.
- Gravitacionales: ondulaciones del propio espacio-tiempo, predichas por la relatividad general y detectadas por primera vez en 2015.
Según la dirección de la oscilación
- Transversales: las partículas oscilan perpendicularmente a la dirección de propagación (cuerda, luz).
- Longitudinales: oscilan en la misma dirección en que avanza la onda (sonido en el aire, muelle comprimido).
Según las dimensiones
- Unidimensionales (cuerda), bidimensionales (superficie del agua) y tridimensionales (sonido o luz en el espacio).
Fenómenos ondulatorios
- Reflexión: la onda rebota al llegar a un obstáculo; el eco es un ejemplo.
- Refracción: cambia de dirección al pasar de un medio a otro con distinta velocidad.
- Difracción: se curva al rodear obstáculos o atravesar aberturas de tamaño similar a su longitud de onda.
- Interferencia: al superponerse dos ondas, se suman (interferencia constructiva) o se restan (destructiva).
- Ondas estacionarias: aparecen por superposición de una onda y su reflejada; son la base de las cuerdas y los tubos de los instrumentos musicales.
- Efecto Doppler: cambio aparente de frecuencia cuando fuente y observador se acercan o se alejan.
- Resonancia: aumento de amplitud al excitar un sistema con su frecuencia natural.
Velocidades de propagación típicas
| Onda y medio | Velocidad aproximada |
|---|---|
| Sonido en el aire (20 °C) | 343 m/s |
| Sonido en el agua | ≈ 1 480 m/s |
| Sonido en el acero | ≈ 5 000 m/s |
| Luz en el vacío | 299 792 458 m/s |
Aplicaciones
- Telecomunicaciones: radio, televisión, telefonía móvil, wifi y fibra óptica.
- Medicina: ecografías (ultrasonidos), radiografías y resonancia magnética.
- Sismología: el estudio de las ondas sísmicas revela el interior de la Tierra.
- Sonar y radar para localizar objetos.
- Música y acústica de espacios.
Ejercicios resueltos
1. La nota «la» de 440 Hz se propaga por el aire a 343 m/s. ¿Qué longitud de onda tiene?
λ = v / f = 343 / 440 ≈ 0,78 m.
2. Una onda en una cuerda tiene una frecuencia de 5 Hz y una longitud de onda de 0,4 m. Calcula su periodo y su velocidad.
T = 1/f = 1/5 = 0,2 s. v = λ·f = 0,4 · 5 = 2 m/s.
3. Una emisora de FM emite a 100 MHz. ¿Cuál es la longitud de onda de su señal?
λ = c / f = (3 × 10⁸) / (100 × 10⁶) = 3 m.
4. Un barco emite un pulso de sonar y recibe el eco 0,8 s después. Si el sonido viaja a 1 480 m/s en el agua, ¿a qué profundidad está el fondo?
El sonido hace ida y vuelta, así que d = v·t/2 = 1 480 · 0,8 / 2 = 592 m.
Preguntas frecuentes
¿Qué transporta una onda?
Energía y cantidad de movimiento, pero no materia de forma neta. Las partículas del medio solo oscilan alrededor de su posición de equilibrio.
¿Cuál es la diferencia entre ondas transversales y longitudinales?
En las transversales, la oscilación es perpendicular a la dirección de propagación, como en una cuerda o en la luz. En las longitudinales es paralela, como en el sonido en el aire o en un muelle.
¿Se propaga el sonido en el vacío?
No. El sonido es una onda mecánica longitudinal y necesita un medio material. La luz y el resto de ondas electromagnéticas sí se propagan en el vacío.
¿Qué relación hay entre frecuencia y longitud de onda?
Son inversamente proporcionales para una velocidad dada: v = λ·f. Si la frecuencia aumenta, la longitud de onda disminuye.
¿Qué es la amplitud de una onda?
Es la máxima elongación de la perturbación respecto a la posición de equilibrio. Determina la energía transportada: la energía de una onda es proporcional al cuadrado de su amplitud.
Referencias
- Tipler, P. A. y Mosca, G. Física para la ciencia y la tecnología. Reverté.
- Serway, R. A. y Jewett, J. W. Física para ciencias e ingeniería. Cengage Learning.
- Halliday, D., Resnick, R. y Walker, J. Fundamentos de física. Wiley.
Cómo citar este artículo
Equipo de Conceptualia. (2026). «Onda». Conceptualia. https://conceptualia.es/ciencias-naturales/fisica/onda/
